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의정 호
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1 Journal of Korean Academy of Oral Health 2014 March 38(1): Original Article QLF-D 와 OCT 를이용한초기인공우식병소의변화탐지 구혜민 1,2,3, 김보라 1,2,3, 강시묵 1,2,3, 정중호 4, 권호근 1, 김백일 1,2,3 1 연세대학교치과대학예방치과학교실, 2 BK21 플러스통합구강생명과학사업단, 3 구강과학연구소, 4 LG 전자미래 IT 융합연구소 Detection of early changes in caries lesion using QLF-D and OCT Hye-Min Ku 1,2,3, Bo-Ra Kim 1,2,3, Si-Mook Kang 1,2,3, Jung-Ho Chung 4, Ho-Keun Kwon 1,2, Baek-Il Kim 1,2,3 1 Department of Preventive Dentistry & Public Oral Health, 2 BK21 PLUS Project, 3 Oral Science Research Center, Yonsei University College of Dentistry, 4 Future IT R&D Laboratory, LG Electronics, Seoul, Korea Received: March 19, 2014 Revised: March 26, 2014 Accepted: March 26, 2014 Corresponding Author: Baek-Il Kim Department of Preventive Dentistry & Public Oral Health, Yonsei University College of Dentistry, 50 Yonsei-ro, Seoul , Korea Tel: Fax: drkbi@yuhs.ac * 이연구는 LG 전자의지원을받아수행되었음. (No. C ) Objectives: We aimed to compare the differences in caries lesion changes when measured by QLF-D as fluorescence loss and by SS-OCT as lesion depth with respect to demineralized time, during formation of artificial early caries lesion. We also demonstrated that QLF-D and SS-OCT can be used effectively in monitoring the longitudinal progression of simulated caries lesions. Methods: Ten bovine incisors were sectioned (5 4 mm) and embedded in epoxy resin. An acidresistant nail varnish was applied to a part of the tooth surfaces to protect sound enamel (2 4 mm). To generate lesions, each specimen was immersed in 40 ml of a demineralizing gel for 20 days at 37 o C. To measure mineral loss of the demineralized specimens, fluorescence loss ( F, %) was measured by QLF-D and lesion depth (μm) was determined by SS-OCT from the captured cross-sectional image. All the specimens were analyzed daily by QLF-D image analysis software and SS-OCT image analysis program for 20 days. The repeated measures analysis of F and lesion depth was used. The paired t-test was used to assess differences between each day. The correlation between F and lesion depth was determined using the Pearson s correlation coefficient. Results: On the 5th, 10th, and 15th day, compared to baseline values, F decreased in 12.7%, 25.0%, and 33.6% of the specimens, respectively, and the lesion depth increased in 9.9%, 16.0%, and 22.6% of the specimens, respectively. However, after 15 days, there was no change in the F and lesion depth. High significant correlation was identified between the resultant values of F obtained by QLF-D and those of lesion depth obtained by SS-OCT (r = 0.811, P<0.0001). Conclusions: The QLF-D and SS-OCT could detect subtle changes in mineral loss and lesion depth with respect to demineralized time. Furthermore, these devices were useful for monitoring changes in mineral amount and lesion depth. Key Words: Early dental caries, Longitudinal study, Optical coherence tomography, Quantitative light-induced fluorescence-digital 서론 우리나라는국민의 DMFT 지수감소, 소득수준증가및 Dental IQ 상승등다양한요인에따라예방적치과치료에대한 환자의요구가증가하기시작했다. 일반적인만성질환과마찬가지로치아우식증의성공적인예방을위해서는초기의미세한변화를탐지하여적절한치료를제공하는것이중요하다 1). X-ray는시진과함께현재가장널리쓰이고있는우식탐지 Copyright 2014 by Journal of Korean Academy of Oral Health This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License ( which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. JKAOH is available at pissn X / eissn

11 구혜민 외 QLF-D와 OCT를 이용한 초기 인공우식병소의 변화 탐지 방법으로 현재 대다수 임상가는 방사선 사진상에서 나타난 우식 진행 정도를 형광소실의 변화로 분석하는 원리는 동일하지만 필 의 진행 정도로 개인의 치아우식증을 진단하고 있다.

2) 가능하므로 민감도가 낮고 실제 병소의 깊이보다 과소평가 될 가 한편 비파괴적으로 인체조직의 단층 영상을 얻을 수 있는 광 능성이 높아 초기 단계의 우식을 탐지하기에는 많은 제한점이 있 결 맞음 영상장치(Optical coherence tomography, OCT)라는 다고 알려져 있다3).

영역의 망막검사에 활발히 이용되고 있던 기술로 근적외선 영역 4) 최근 몇 년간 새로운 우식 탐지 장비에 대한 관심이 증가하여 파장대(1260-1360 nm)의 광원을 사용하여 생체조직에 산란현상 초기에 탈회된 치아의 미세한 변화를 측정할 수 있는 우식 탐지 이 적게 일어나고 깊은 투과 깊이를 얻을 수 있다. 최근에는 치의 기기들이 새롭게 개발되고 있다.

선행연구 결과에 따르면 OCT의 횡단면 영상을 이용했을 때 수의 변화로 반영하여 나타내고 있다5). 이처럼 물리적 성질을 이 치아의 평활면 우식 진행 단계를 평가하기에 시진보다 높은 민감 용하는 탐지 장비는 우식이 진행된 상태와 정상 상태를 비교하여 도와 특이도를 나타냈으며 숙련된 검사자 간 일치도가 0.

알려진 Quantitative light-induced fluorescence (QLF)는 405 현재 사용되고 있는 OCT는 물체의 스캐닝 방법에 따라 시 nm 파장의 푸른색 가시광선에 의해 유도되는 치아의 자가 형광 간영역의 OCT (time domain OCT)와 스펙트럼 영역의 OCT 성을 이용하여 탈회가 발생한 부위의 형광소실도를 정량적으로

2 11 구혜민 외 QLF-D와 OCT를 이용한 초기 인공우식병소의 변화 탐지 방법으로 현재 대다수 임상가는 방사선 사진상에서 나타난 우식 진행 정도를 형광소실의 변화로 분석하는 원리는 동일하지만 필 의 진행 정도로 개인의 치아우식증을 진단하고 있다. 그러나 방 터를 개선하여 치아 본연의 색에 보다 가깝게 보인다는 장점이 있 사선 사진은 법랑질의 1/2 이상 우식이 진행되어야 비로소 확인이 어 임상에서 유용하게 활용될 수 있다7). 2) 가능하므로 민감도가 낮고 실제 병소의 깊이보다 과소평가 될 가 한편 비파괴적으로 인체조직의 단층 영상을 얻을 수 있는 광 능성이 높아 초기 단계의 우식을 탐지하기에는 많은 제한점이 있 결 맞음 영상장치(Optical coherence tomography, OCT)라는 다고 알려져 있다3). 이처럼 기존의 우식 탐지 방법은 주로 진행된 새로운 기술이 개발되었고 현재 치의학 분야에서 초기우식증의 우식 병소 탐지에 초점이 맞춰져 있으므로 초기 우식 병소를 탐지 진단 장비로서의 활용 가능성이 연구되고 있다12-15). OCT는 안과 하기가 매우 어렵다. 영역의 망막검사에 활발히 이용되고 있던 기술로 근적외선 영역 4) 최근 몇 년간 새로운 우식 탐지 장비에 대한 관심이 증가하여 파장대( nm)의 광원을 사용하여 생체조직에 산란현상 초기에 탈회된 치아의 미세한 변화를 측정할 수 있는 우식 탐지 이 적게 일어나고 깊은 투과 깊이를 얻을 수 있다. 최근에는 치의 기기들이 새롭게 개발되고 있다. 새로운 우식 탐지 장비는 주로 학 분야에서 이러한 OCT의 원리를 이용하여 치아 조직 표면에 빛 X-ray, 빛, 전류, 초음파 및 표면의 거칠기 등의 다양한 물리적 성 을 조사함으로써 횡단면의 영상을 비침습적으로 얻고자 노력하고 질을 대리변수로 이용하며 치아 구조의 미세변화를 이들 대리변 있다. 선행연구 결과에 따르면 OCT의 횡단면 영상을 이용했을 때 수의 변화로 반영하여 나타내고 있다5). 이처럼 물리적 성질을 이 치아의 평활면 우식 진행 단계를 평가하기에 시진보다 높은 민감 용하는 탐지 장비는 우식이 진행된 상태와 정상 상태를 비교하여 도와 특이도를 나타냈으며 숙련된 검사자 간 일치도가 0.78로 높 미세한 변화를 탐지할 수 있고 임상가의 진단에 유용한 정보를 제 게 보고된바 있다16). 이에 따라 OCT는 치아우식증의 진행 정도를 공할 수 있다. 5) 치아에서 발생하는 초기 무기질 변화를 탐지하는 장비로 잘 결정하는 또 하나의 탐지 도구로써 활용 가능성이 높을 것으로 예 상된다. 알려진 Quantitative light-induced fluorescence (QLF)는 405 현재 사용되고 있는 OCT는 물체의 스캐닝 방법에 따라 시 nm 파장의 푸른색 가시광선에 의해 유도되는 치아의 자가 형광 간영역의 OCT (time domain OCT)와 스펙트럼 영역의 OCT 성을 이용하여 탈회가 발생한 부위의 형광소실도를 정량적으로 (spectral domain OCT)로 나눌 수 있다. 스펙트럼 영역의 OCT 분석이 가능한 소프트웨어가 탑재된 구내 카메라 장비로 처음 소 는 시간영역의 OCT보다 조직의 횡단면 이미지를 획득하는 데 있 개되었다. 초기 우식 진단 장비에 대한 체계적 문헌고찰을 통해 어서 측정시간이 빠를 뿐만 아니라 신호 대 잡음 비가 높은 장점을 다른 우식 진단 기기와 비교했을 때 QLF는 민감도 0.83, 특이도 가지고 있다17,18). 또한 스펙트럼 영역 OCT는 스캐닝 방법에 따라 0.92로 초기 우식을 탐지하는 데 효과적임이 보고된바 있다6-10). 분광형 광 결 맞음 영상장치(spectral domain OCT, SD-OCT) 또한 많은 선행연구를 통하여 비침습적인 이 장비가 장기간 초기 와 이것이 변형된 고속의 파장변환 광원을 이용한 파장변환 광 결 우식증의 변화 양상 추적에 유용함이 밝혀졌다7,11). QLF는 최근에 맞음 영상장치(swept-source OCT, SS-OCT, Fig. 2)로 분류될 전악 촬영이 가능한 디지털카메라와 특수필터를 사용한 새로운 수 있다. 법랑질의 무기질 소실량을 OCT로 측정한 대부분의 연 형태인 Quantitative light-induced fluorescence-digital (QLF- 구들은 시간영역 스캐닝 방식인 OCT (time domain OCT)나 D)로 발전되었다(Fig. 1). QLF-D는 기존의 QLF와 같이 우식의 SD-OCT 연구에 국한되어 있고 SS-OCT를 이용한 우식 병소 변 Fig. 1. An image showing analysis of specimen and QLF-D device a (A). Fig. 2. An image showing scanned specimen and SS-OCT device a (B).

3 12 J Korean Acad Oral Health 2014;38:10-16 화추적에대한연구는거의없다 19). 따라서시간에따른초기우식병소의변화양상을비파괴적진단장비인 SS-OCT로탐지하고이를추적할수있는지확인하는것이필요하다. 이를통해, 우식와동의형성전단계인초기우식병소의발생과미세한변화과정을탐지할수있는지여부를확인한다면예방적치료계획수립의근거를마련하는데도움이될것이다. 이에본연구에서는탈회시간에따른우식병소의미세변화를형광소실량의변화로나타내는 QLF-D와광간섭변화를영상화할수있는 SS-OCT의비교를통해비파괴적으로우식병소의탐지및추적이가능한지확인하고자하였다. (Prototype, LG electronics, Seoul, South Korea) 를사용하여 20일동안매일횡단면의이미지를스캐닝한후사진을촬영하였다. 병소의깊이는 SS-OCT로스캔한횡단면이미지를이미지분석프로그램 (Image Pro-Plus 6.0; Media cybernetics, Washington, D.C., USA) 을이용하여탈회로인해빛이산란되어건전치질과다른색을나타내는부분을우식병소로제한하여병소의깊이 (μm) 를측정하였다. QLF-D와 OCT를이용하여이미지를촬영및분석하는것은한명의검사자가실행하였으며한시편의탈회부위에서세부위의깊이를측정하였다. 연구대상및방법 1. 시편준비및인공우식병소형성건전한우전치법랑질순면을 5 4 mm 크기로다이아몬드디스크 (Superflex 358; NTI-Kahla GmbH, Kahla, Germany) 가장착된저속핸드피스 (Lasungmedice, Seoul, South Korea) 를이용하여절단하였다. 10개의절단된우치를법랑질표면이노출되도록 mm 크기의아크릴몰드에레진 (Jet TM Tooth Shade; Lang Dental MFG. Inc., Wheeling, IL, USA) 으로매몰한후 P800, P1500, P2400의연마지 (Sic sand paper, R&B Inc., South Korea) 를이용하여단계적으로편평하게연마하였다. 연마된법랑질시편표면의 2 4 mm 면적에내산성의바니쉬를도포하여정상법랑질을보호하였고나머지 3 4 mm 는탈회용액에노출하여인공우식병소가형성되도록준비하였다. 인공우식병소형성을위해 1 M lactic acid에 Carbopol 2050 (Carbopol ETD 2050 polymer; Noveon, Ohio, USA) 이 1% 포함된 ph 4.8의탈회용액을제조한후, 각시편 1개당 40 ml의탈회용액에개별로침적시켜 37 o C에서 20일동안탈회시켰다. 2. 인공우식병소의형광소실량및병소깊이평가 2.1. QLF-D 를이용한탈회병소의형광소실량측정 본연구에서는 Digital full-sensor SLR camera (Model 550D, Canon, Tokyo, Japan) 에청색광과백색광의 LED가카메라본체앞에장착된 QLF-D system (Biluminator TM, Inspektor research systems BV, Amsterdam, The Netherlands) 을사용하였다. 촬영조건은 shutter speed 1/20 s, aperture value 7.1, ISO speed 1600으로고정하여 Live view 방식으로 20일동안탈회된시편표면의형광사진을매일반복촬영하였다. 탈회된시편의형광소실량은청색광원에서촬영한형광이미지에서건전치면대비형광소실량을나타내는 F(%) 를 QLF-D 전용분석프로그램 (QA2 v 1.23; Inspektor research systems BV, The Netherlands) 을이용하여측정하였다 SS-OCT를이용한탈회병소의깊이측정우식병소의깊이를측정하기위하여중앙파장 1310 nm, 대역폭 100 nm, 파장변환속도 50-kHz의광원을이용한 SS-OCT 3. 통계분석시간에따른병소의변화양상의유의성은반복측정분산분석으로검정하였고, 각탈회시간에따른형광소실량과병소깊이가나타내는전후차이는대응표본 t-검정으로분석하였다. 우식병소의변화를탐지하는 QLF-D와 SS-OCT 간의관련성은피어슨상관분석 (Pearson correlation coefficient) 으로확인하였다. 모든통계분석은 PASW 18.0 통계패키지프로그램 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 을이용하여유의수준 0.05에서수행하였다. 연구성적 1. QLF-D를이용한인공우식병소의형광소실량변화평가 QLF를이용하여인공우식병소의형광소실량 ( F) 을 20일동안추적관찰한결과 F은 1일차인 0.5% 부터 20일차인 33.6% 까지감소함을나타내었다 (P<0.0001, Table 1). F 는탈회 2일차에 9.2% 로가장큰감소율을나타내었다. 또한, 1 일차측정값과비교하면 5일, 10일, 15일, 20일차형광소실률은각각 12.3%, 48.2%, 60.0%, 65.0% 로점차증가하였다 (P<0.0001). 전체적으로탈회시간이증가함에따라우식병소에서 F가감소하는변화양상을볼수있었으나 15일이후부터 F값이거의일정하게유지되는것을볼수있었으며형광이미지상에서크게변화되지않음을보였다 (Fig. 3). 2. SS-OCT를이용한인공우식병소의깊이변화평가탈회시간이증가함에따라우식병소깊이는 1일차부터 20일차까지 65.7 μm에서 μm로점차증가하였다 (P<0.0001, Table 1). 1일차측정값보다 5일, 10일, 15일, 20일차병소깊이는각각 2.5배, 3.5배, 4.4배, 4.4배증가하는것으로나타났다 (P<0.0001). 인공탈회병소의깊이는탈회용액에침적시킨후 1일차에 65.7% 로가장큰변화를나타냈고탈회 15일차까지는증가하는양상을보이다가, 16일이후에는불규칙적인변화를나타냈으며횡단면이미지에서도병소깊이의뚜렷한변화가나타나지않았다 (Fig. 4).

4 13 구혜민외 QLF-D와 OCT를이용한초기인공우식병소의변화탐지 Table 1. Changes in fluorescence and lesion depth by demineralization time Days 1 st 2 nd 3 th 4 th 5 th 6 th 7 th 8 th 9 th 10 th 11 th 12 th 13 th 14 th 15 th 16 th 17 th 18 th 19 th 20 th P-value* < (23.1) (22.4) (23.5) (23.8) (29.2) (22.4) (11.1) (11.1) (23.9) (15.4) (23.8) (15.5) (23.0) (27.4) (29.3) (25.3) (17.4) (21.0) 97.0 (17.9) LD 65.7 (17.2) P-value** < < < (4.5) (6.6) 31.6 (4.4) 29.9 (4.2) 31.1 (4.5) (5.0) (4.0) 25.1 (5.2) (4.4) 21.0 (4.4) 16.7 (3.3) 12.8 (2.3) 10.1 (2.5) 7.4 (1.4) 5.2 (1.9) F 0.5 (1.6) P-value** < <0.001 <0.001 < < < All values are the mean (standard deviation). F means the loss of fluorescence in demineralized enamel part compared to sound part (%). LD means the lesion depth measured in images taken by SS-OCT (µm). *P-values denote statistically significant differences within rows by repeated measures analysis. **P-values denote statistically significant differences by paired t-test. 3. QLF-D로측정한형광소실량과 SS-OCT로측정한병소깊이와의관련성 20일탈회시키는동안시간에따른인공우식병소의변화를 SS-OCT로측정한병소깊이와 QLF-D로측정한형광소실량은높은음의상관성을나타냈고이는통계적으로유의미하였다 (r = 0.811, P<0.0001). 고안 본연구에서는 QLF-D와 SS-OCT를이용하여인공우식병소를형성하는과정중에탈회시간에따라치아에서나타나는미세한변화를탐지및추적할수있는지를평가하고자하였다. 본연구에서 QLF-D로관찰한탈회병소의 F값은 14일차까지통계적으로유의하게감소하였고, 푸른광원하에촬영한이미지를육안으로보아도인공우식병소를형성한시간에따라형광이소실된정도가증가함을확인할수있었다 (P<0.0001, Table 1, Fig. 3). 반면 SS-OCT로측정한병소깊이는전체적으로 20일까지는증가하는추세를보였으나, 탈회 9일차까지만매일약 21.8% 씩통계적으로유의하게증가하는양상을보였고그이후에는증가율이점차감소하였으며통계적으로도유의하지않았다 (Table 1). 이결과에따르면 SS-OCT를이용한병소깊이변화만으로초기병소의진행정도를판단하는데어느정도의한계가있으며, 이대신병소에서발생한무기질의변화를 QLF-D를이용하여형광소실정도로측정하는것이조금더민감하게병소의변화를탐지하고추적해낼수있는것으로사료된다. 다만, 15일이후에형성된인공우식병소에서 QLF-D에의한형광소실량과 SS-OCT 에의한병소깊이모두크게변화하지않았다. 이는탈회 20일까지제한된용량의탈회용액을사용하여지속적으로법랑질을탈회시켰기때문에법랑질과탈회용액간의산이온의움직임이더이상진행되지않고포화되어더이상탈회가진행되지않아두장비모두에서변화를탐지하기어려웠던것으로사료된다. 본연구에서사용한 QLF-D는기존의 QLF와형광을이용한다는기본원리는동일하다. QLF는파괴적인방법으로치질의무기질변화를평가하는대신에비파괴적인평가방법인형광소실량으로치질의미세변화를나타내는탐지능력에대한민감도는 0.98, 특이도 0.95으로타당성이우수한장비임은이미입증되었다 20). QLF를이용하여우식병소진행과정을장기적으로추적한선행연구결과들은 QLF가탐지장비로서타당한지증명하기위해파괴적으로절단하여무기질소실량을정량적으로측정하는 transverse microradiography (TMR) 와비교하였고그결과 0.8 이상으로높은상관성을나타내었다 6,21). 그러나본연구에서는동일한시편을 TMR로측정하지않았기때문에 QLF-D의형광소실량과직접적으로비교할수는없었지만, QLF와동일한원리이므로실제무기질소실량을유사하게반영했을것으로예상된다. 이에따라 QLF-D도초기미세한변화를민감하게탐지할수있을것으로사료된다. 또한 QLF의타당성이입증되면서초기교합면우식병소의 F 값에따라적절한치료방법을분류한선행연

14 J Korean Acad Oral Health 2014;38:10-16 Fig. 3. Images taken by blue light of QLF-D over demineralization time.

In the image, a left arrow indicates the sound area and a right arrow shows the demineralized area of the photographed specimen. Fig. 4.

In the image, a left arrow indicates the sound area and a right arrow shows the demineralized area of the scanned specimen.

이를 통해 탈회된 무기질 를 통해 진단 과정에 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라 환자를 위한 결정체와 pore 내 액체 간의 미세계면에서 높은 반사가 나타날 가 최소한의 침습적인 처치를 제공할 수 있을 것으로 예상된다. 또한, 능성이 크다24).

그 환자가 정기적으로 치과에 내원했을 때 육안으로 보이지 않고 증 러나 실제 구강 내 환경은 항상 타액에 젖어있는 상태이므로 치아 상이 없는 초기 우식 치아의 변화 양상을 QLF-D로 촬영하여 환자 를 완전하게 건조시키지 않는다면 정확한 탐지가 어려울 수 있다.

따라서 초기우식증 환자에서 형광이 소실되 그러므로 임상 현장에서 두 탐지 기기를 이용해 정확한 진단을 하 어 밝기가 감소된 치아의 사진과 분석을 통해 우식 진전도에 따른 기 위해서는 치아를 완전히 건조시킨 후 촬영해야 할 것으로 예상 예방적 처치를 받아 더는

SS-OCT로 측정한 병소 깊이는 1일 차 탈회 이미지에서 밝 한편 본 연구에서는 SS-OCT를 이용하여 건전부분에 대비한 기가 확연히 다르게 나타나는 부분을 볼 수 있었으며 이 때의 병 상대적인 병소 깊이의 변화를 측정하였다.

선행연구에 따르면 SS-OCT 는 광원의 특성상 투과 깊이에 제한을 받기 때문에 깊은 생체조직 절단하여 편광현미경으로 측정한 실제 병소의 깊이는 약 40 μm 를 나타낸 것으로 보고되었다25).

조직의 굴절지수에 관한 OCT 연구에 따르면 OCT의 에 따른 변화를 민감하게 확인할 수 없었다.

5 14 J Korean Acad Oral Health 2014;38:10-16 Fig. 3. Images taken by blue light of QLF-D over demineralization time. (A) base line, (B) day 1, (C) day 5, (D) day 10, (E) day 15, and (F) day 20. In the image, a left arrow indicates the sound area and a right arrow shows the demineralized area of the photographed specimen. Fig. 4. Images taken by SS-OCT over demineralization time. (A) base line, (B) day 1, (C) day 5, (D) day 10, (E) day 15, and (F) day 20. In the image, a left arrow indicates the sound area and a right arrow shows the demineralized area of the scanned specimen. 구결과에 따르면 임상가가 수복치료를 행하기 모호한 환자의 우 탈회로 인한 병소 본체의 무기질 소실 때문에 법랑질 조직 내에 2 식을 진단할 경우 정량적인 수치인 F 값을 제시할 수 있다. 이 개의 다른 굴절 지수가 나타날 수 있다. 이를 통해 탈회된 무기질 를 통해 진단 과정에 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라 환자를 위한 결정체와 pore 내 액체 간의 미세계면에서 높은 반사가 나타날 가 최소한의 침습적인 처치를 제공할 수 있을 것으로 예상된다. 또한, 능성이 크다24). 따라서 건전 치면과 탈회된 치면을 QLF-D와 SS- 22) QLF-D는 장기적으로 초기의 탈회를 정량화하고 추적할 수 있어 OCT로 촬영했을 때 이미지의 밝기 강도가 다르게 나타난다. 그 환자가 정기적으로 치과에 내원했을 때 육안으로 보이지 않고 증 러나 실제 구강 내 환경은 항상 타액에 젖어있는 상태이므로 치아 상이 없는 초기 우식 치아의 변화 양상을 QLF-D로 촬영하여 환자 를 완전하게 건조시키지 않는다면 정확한 탐지가 어려울 수 있다. 에게 보여줄 수 있다. 따라서 초기우식증 환자에서 형광이 소실되 그러므로 임상 현장에서 두 탐지 기기를 이용해 정확한 진단을 하 어 밝기가 감소된 치아의 사진과 분석을 통해 우식 진전도에 따른 기 위해서는 치아를 완전히 건조시킨 후 촬영해야 할 것으로 예상 예방적 처치를 받아 더는 우식이 진행되지 않도록 관리할 수 있을 된다. 것이다. SS-OCT로 측정한 병소 깊이는 1일 차 탈회 이미지에서 밝 한편 본 연구에서는 SS-OCT를 이용하여 건전부분에 대비한 기가 확연히 다르게 나타나는 부분을 볼 수 있었으며 이 때의 병 상대적인 병소 깊이의 변화를 측정하였다. SS-OCT는 반사되거 소 깊이는 65.7 μm로 측정되었다. 본 연구와 동일한 방법으로 인 나 투과된 광자와 산란된 광자의 차이를 이용하여 조직 내부구조 공우식병소를 형성한 선행연구에 따르면 1일 동안 탈회된 병소를 의 횡단면 이미지를 획득할 수 있다. 선행연구에 따르면 SS-OCT 는 광원의 특성상 투과 깊이에 제한을 받기 때문에 깊은 생체조직 절단하여 편광현미경으로 측정한 실제 병소의 깊이는 약 40 μm 를 나타낸 것으로 보고되었다25). 이와 비교하였을 때 본 연구에서 의 영상을 획득할 수 없다는 단점이 있다고 보고되었다23). 이와 유 SS-OCT로 측정한 병소 깊이는 실제 깊이보다 과대 측정된 것으 사하게 본 연구에서도 9일 이상 탈회된 병소의 경우 무기질 소실 로 보인다. 조직의 굴절지수에 관한 OCT 연구에 따르면 OCT의 에 따른 변화를 민감하게 확인할 수 없었다. 하지만 치아 조직의 단층영상은 표면과 조직을 통과하는 광학거리에 영향을 받기 때 Dentine-enamel junction (DEJ)까지는 확인이 가능하였고 상 문에 화면상의 OCT 이미지에서 보이는 치아의 깊이는 실제 깊이 아질의 일부분도 탐지가 가능하기 때문에 수복치료의 상태 확인 보다 1.63배 확대되어 보인다고 보고된 바 있다23). 따라서 본 연구 에도 이용 가능할 것으로 예상된다. 에서도 1일 차에 상대적인 탈회 깊이 측정 시 실제보다 확대되어 SS-OCT를 이용하여 촬영한 이미지를 정확하게 분석하기 위 보였던 것으로 사료된다. 이렇게 확대되어 보여지는 SS-OCT 이 해서는 치아 경조직의 광학적 특성을 이해할 필요가 있다16,23). 선 미지를 해석할 때 검사자의 주관적인 기준점이 크게 영향을 미칠 행연구에 따르면 QLF-D와 SS-OCT는 빛을 이용하여 치아 구조 수 있으므로 과대평가하지 않도록 주의할 필요가 있다. 한편 일반 의 변화를 탐지하는 장비이기 때문에 탈회된 조직 내에 남아있는 적으로 편광 현미경이나 공초점 레이저 현미경을 이용한 병소의 타액으로 인하여 굴절률이 증가할 경우 건전 법랑질과 탈회 법랑 깊이 측정 시, 한 명의 검사자가 병소의 변화 부위를 확인하고 동 질간의 경계가 모호해질 수 있다고 보고된 바 있다24). 공기의 굴 일한 기준으로 병소 깊이를 측정한다25). 또한 측정상의 오차를 최 절률이 1.00일 때 물은 1.33, 건전 법랑질의 굴절률은 1.63이지만 소화하기 위해 임의로 세 지점 이상을 측정하여 이들의 평균값을

6 15 구혜민외 QLF-D와 OCT를이용한초기인공우식병소의변화탐지 병소깊이로제시한다. 이에따라본연구에서도 OCT로촬영한이미지내에서색이변화된지점을정하였고한시편당세부위의깊이를측정하였다. 그러나 SS-OCT를이용하여관찰하는상은물질의굴절률에따라변할수있기때문에병소의정확한깊이를반영하지못하는한계가있으므로무기질소실에따른굴절률을고려해야한다. 따라서추후연구를통해인공우식병소를형성하는시간에따라매번시편을절단하여병소의실제깊이를측정하고이와 SS-OCT로측정한상의깊이와의관련성을파악할필요가있다. 이와더불어본연구에서이용한 SS-OCT는아직상품화되지않은시제품 (prototype) 이므로치질의미세한변화를정확히탐지하는것에대한여부는다시검증해야할필요가있다. 본연구에서는 SS-OCT로획득한횡단면이미지를치아의무기질이소실된부위와건전부위를비교함으로써상대적인병소깊이를측정하고변화양상을확인할수있었다. 따라서 SS-OCT 를통해탈회초기의미세한변화를실시간으로탐지및추적할수있음을확인하였다. 본연구를통해두탐지장비가초기의미세한변화를탐지할수있고이를정량적으로수치화할수있다는점은객관적인근거중심에기반을둔진단과정이라고말할수있다. 향후임상현장에서탐지도구로서사용할 QLF-D와 SS-OCT는실시간으로촬영이가능하므로임상에서초기우식병소를탐지하고지속적으로추적관찰하는데유용할것이다. 결론 본연구는탈회시간에따른인공우식병소형성을 QLF-D와 SS-OCT를이용하여탐지및추적할수있는지평가한결과다음과같은결론을얻었다. 1. QLF-D로측정한탈회병소의 F값은 14일차까지감소하였고 (P<0.0001), 푸른광원하에촬영한이미지를육안으로보아도인공우식병소를형성한시간에따라형광이소실된정도가증가함을확인할수있었다. 2. SS-OCT로측정한병소깊이는전체적으로 20일까지는증가하는추세를보였으나, 탈회 9일차까지만매일약 21.8% 씩통계적으로유의하게증가하였다. 또한 SS-OCT로촬영한이미지를육안으로보아도시간에따른변화양상이점차증가함을확인할수있었다. QLF-D를통한형광소실량과 SS-OCT를이용한병소깊이모두인공우식병소형성초기에법랑질의미세한변화를측정할수있었다. 참고문헌 1. Kim CS, Han SY, Kim CW. The relationship between regional socioeconomic position and oral health behavior: A multilevel approach analysis. J Korean Acad Oral Health 2013; 37: Ricketts DN, Kidd EA, Smith BG, Wilson RF. Clinical and radiographic diagnosis of occlusal caries: a study in vitro. J Oral Rehabil 1995;22: Haak R, Wicht MJ, Hellmich M, Gossmann A, Noack MJ. The validity of proximal caries detection using magnifying visual aids. Caries Res 2002;36: Bader JD, Shugars DA, Bonito AJ. Systematic reviews of selected dental caries diagnostic and management methods. J Dent Educ 2001;65: Pretty IA. Caries detection and diagnosis: novel technologies. J Dent 2006;34: Gmur R, Giertsen E, van der Veen MH, de Josselin de Jong E, ten Cate JM, Guggenheim B. In vitro quantitative light-induced fluorescence to measure changes in enamel mineralization. Clin Oral Investig 2006;10: Stookey GK. Quantitative light fluorescence: a technology for early monitoring of the caries process. Dent Clin North Am 2005;49: , vi. 8. Pretty IA, Pender N, Edgar WM, Higham SM. The in vitro detection of early enamel de- and re-mineralization adjacent to bonded orthodontic cleats using quantitative light-induced fluorescence. Eur J Orthod 2003;25: Ando M, Hall AF, Eckert GJ, Schemehorn BR, Analoui M, Stookey GK. Relative ability of laser fluorescence techniques to quantitate early mineral loss in vitro. Caries Res 1997;31: Gomez J, Tellez M, Pretty I, Ellwood R, Ismail A. Non-cavitated carious lesions detection methods: a systematic review. Community Dentistry and Oral Epidemiology 2013;41: Chew HP, Zakian CM, Pretty IA, Ellwood RP. Measuring Initial Enamel Erosion with Quantitative Light-Induced Fluorescence and Optical Coherence Tomography: An in vitro Validation Study. Caries Res 2014;48: Natsume Y, Nakashima S, Sadr A, Shimada Y, Tagami J, Sumi Y. Estimation of lesion progress in artificial root caries by swept source optical coherence tomography in comparison to transverse microradiography. J Biomed Opt 2011;16: Amaechi BT, Podoleanu A, Higham SM, Jackson DA. Correlation of quantitative light-induced fluorescence and optical coherence tomography applied for detection and quantification of early dental caries. J Biomed Opt 2003;8: Jones RS, Darling CL, Featherstone JD, Fried D. Imaging artificial caries on the occlusal surfaces with polarization-sensitive optical coherence tomography. Caries Res 2006;40: Shimada Y, Sadr A, Burrow MF, Tagami J, Ozawa N, Sumi Y. Validation of swept-source optical coherence tomography (SS-OCT) for the diagnosis of occlusal caries. J Dent 2010;38: Nakagawa H, Sadr A, Shimada Y, Tagami J, Sumi Y. Validation of swept source optical coherence tomography (SS-OCT) for the diagnosis of smooth surface caries in vitro. J Dent 2013;41: Lim H, de Boer JF, Park BH, Lee EC, Yelin R, Yun SH. Optical frequency domain imaging with a rapidly swept laser in the nm range. Opt Express 2006;14: Chinn SR, Swanson EA, Fujimoto JG. Optical coherence tomography using a frequency-tunable optical source. Opt Lett 1997;22: Fried D, Xie J, Shafi S, Featherstone JD, Breunig TM, Le C. Imaging caries lesions and lesion progression with polarization sensitive optical coherence tomography. J Biomed Opt 2002;7: Gomez J, Zakian C, Salsone S, Pinto SC, Taylor A, Pretty IA, et al. In vitro performance of different methods in detecting occlusal caries lesions. J Dent 2013;41: Pretty IA, Ingram GS, Agalamanyi EA, Edgar WM, Higham SM. The use of fluorescein-enhanced quantitative light-induced fluorescence to monitor de- and re-mineralization of in vitro root caries. J Oral Rehabil 2003;30:

7 16 J Korean Acad Oral Health 2014;38: Alammari MR, Smith PW, de Josselin de Jong E, Higham SM. Quantitative light-induced fluorescence (QLF): a tool for early occlusal dental caries detection and supporting decision making in vivo. J Dent 2013;41: Hariri I, Sadr A, Shimada Y, Tagami J, Sumi Y. Effects of structural orientation of enamel and dentine on light attenuation and local refractive index: an optical coherence tomography study. J Dent 2012;40: Stamnes JJ, Sithambaranathan GS. Reflection and refraction of an arbitrary electromagnetic wave at a plane interface separating an isotropic and a biaxial medium. J Opt Soc Am A Opt Image Sci Vis 2001;18: Kim HE, Kwon HK, Kim BI. Recovery percentage of remineralization according to severity of early caries. Am J Dent 2013;26:

Journal of Korean Academy of Oral Health 2014 March 38(1): Original Article QLF-D 와 OCT 를이용한초기인공우식병

Journal of Korean Academy of Oral Health 2014 March 38(1):10-16 http://dx.doi.org/10.11149/jkaoh.2014.38.1.10 Original Article QLF-D 와 OCT 를이용한초기인공우식병소의변화탐지 구혜민 1,2,3, 김보라 1,2,3, 강시묵 1,2,3, 정중호 4, 권호근